CN112479734A - 一种耐磨损、耐高低温的陶瓷制品 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种耐磨损、耐高低温的陶瓷制品，所述陶瓷制品包括坯体和施于坯体表面的釉层，其特征在于，所述坯体由如下重量份的原料制得：高岭土35份、骨粉25份、石英粉17份、长石粉12份、膨润土10份、废旧碎陶瓷粉15份、水玻璃10份、石膏粉11份、硅粉6份；所述釉层由如下重量份的原料制得：高岭土15份、石英粉7份、骨粉6份、颜料5份、硅粉5份。采用本发明提供的原料与制造工艺制得的陶瓷制品，其具有质轻、耐磨损、耐高低温、耐腐蚀的性能，可供日常持续使用50年以上。
Description
本发明专利申请是对申请号201710654136.8的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及日用陶瓷制造技术领域，具体涉及一种耐磨损、耐高低温的陶瓷制品。
背景技术
与金属锅相比，陶瓷锅加热时温度上升较慢，这样能让食物均匀且充分受热，可用于炒菜、煲汤、煎炸食物，而陶瓷锅也具有重量大，质脆易碎的弱点，且陶瓷锅表层通常具有一层提高陶瓷锅光泽、耐磨性与耐腐蚀性的釉层，日常使用过程中，若釉层被磨破，则相当于破坏了陶瓷锅的保护层，降低其耐磨性与耐腐蚀性，从而降低其使用寿命，随着生活水平的日益提高，人们对日用陶瓷锅的质量、档次要求也越来越高。
发明内容
基于以上现有技术，本发明的目的在于提供一种耐磨损、耐高低温的陶瓷制品，其重量较轻，方便使用，且具有高耐磨性，可供日常持续使用50年以上。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种耐磨损、耐高低温的陶瓷制品，包括坯体和施于坯体表面的釉层，所述坯体由如下重量份的原料制得：高岭土30～45份、骨粉23～30份、石英粉15～25份、长石粉10～20份、膨润土8～14份、废旧碎陶瓷粉13～20份、水玻璃10～15份、石膏粉10～15份、硅粉5～10份；所述釉层由如下重量份的原料制得：高岭土10～20份、石英粉5～12份、骨粉5～8份、颜料5～15份、硅粉1～5份。
作为优选，所述坯体由如下重量份的原料制得：高岭土40份、骨粉25份、石英粉20份、长石粉14份、膨润土11份、废旧碎陶瓷粉17份、水玻璃13份、石膏粉12份、硅粉8份；所述釉层采用如下原料制造：高岭土14份、石英粉8份、骨粉6份、颜料10份、硅粉4份。
作为优选，所述废旧碎陶瓷粉的粒度为100～300微米，所述硅粉的粒度为20～200纳米，废旧碎陶瓷粉的粒度略大一些，可在保证制得陶瓷制品硬度与韧度的同时相对减少其重量，硅粉的粒度小一些，可将陶瓷中原料中构成的孔隙进行填补，从而保证陶瓷制品的硬度与耐磨性。
作为优选，所述陶瓷制品为陶瓷锅。
本发明还提供了一种制造耐磨损、耐高低温的陶瓷制品的工艺，括以下步骤：
步骤1：将高岭土、骨粉、石英粉、长石粉、废旧碎陶瓷粉混合后搅拌10分钟以上形成混合均匀的陶瓷粉；
步骤2：向膨润土中加入占其重量8～15倍的水后搅拌至其完全膨胀并形成悬浮液，继续搅拌，搅拌过程中依次加入水玻璃、石膏粉以及上述步骤1中得到的陶瓷粉后得到混合泥料，将混合泥料定型得到粗坯体，之后按照硅粉:水＝1:3～5的重量比将坏体原料的中的硅粉与水混合后喷镀于粗坯体内、外表面，自然阴干后进行利坯得到坯体；
步骤3：将釉层原料与占其总重量1.5～3倍的水混合后制得釉水，然后对步上述步骤2得到的坯体进行上釉并晾干，最后将上釉晾干后的坯体置于氮气环境中，升温至1000～1200℃烧结30～180分钟，接着在1300℃～1500℃的条件下烧结0.5～2小时得到耐磨损、耐高低温的陶瓷制品。
作为优选，步骤三制得的陶瓷制品为陶瓷锅。
本发明采用原料与烧制工艺的原理为：采用高岭土、骨粉、石英粉、长石粉、废旧碎陶瓷粉、石膏粉、硅粉作为制造陶瓷坯体的主要原料，其中，废旧碎陶瓷粉是将破碎的废旧陶瓷进行研磨得到的粉末，陶瓷硬度大，研磨为粉体后，其粉体颗粒较大，使得步骤1得到的陶瓷粉内部的孔隙较大，从而在烧制得到陶瓷内部形成较大孔隙，整体降低陶瓷制品的密度。步骤1得到的陶瓷粉中的孔隙大，会使步骤2制得的泥料的粘性下降，从而容易使最终烧制得到陶瓷制品过于质脆易碎，因而步骤2中先向膨润土中加水后搅拌形成悬浮液后再加入陶瓷粉形成泥料，膨润土可使泥料的粘性增加，与后加入的水玻璃结合后则可以使泥料的粘性更大，从而增加其可塑性与韧性，之后成型后将硅粉与水混合后喷镀于粗坯体内、外表面，上釉晾干后在步骤3中在氮气环境下烧结过程中，陶瓷制品体中的部分硅与氮气反应生成氮化硅，氧化硅具有优良的高硬度、耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性、抗冷热性等性能，因而此时的陶瓷制品整体已经具有一定的高强度，接着在1300℃～1500℃的条件下烧结后即得到的质轻、耐磨损、耐高低温、耐腐蚀的陶瓷制品。
作为优选，所述步骤2中按照硅粉:水＝1:4的重量比将坏体原料的中的硅粉与水混合后喷镀于粗坯体内、外表面，此比例下的硅粉与水混合后喷镀于粗坯体上，即不会因水过多使其难晾干，又还会因水过少使喷镀的硅不均匀。
作为优选，所述步骤3中将上釉晾干后的坯体置于氮气环境中，升温至1135℃烧结95分钟，此时的陶瓷制品坯体已经具备一定的硬度与耐磨度，接着在1455℃的条件下烧结1小时得到耐磨损、耐高低温的陶瓷制品，此条件下得到质轻、耐磨损、耐高低温、耐腐蚀的陶瓷制品的性能最优越，其使用寿命可达50年以上。
有益效果
本发明提供一种耐磨损、耐高低温的陶瓷制品，其有益效果如下：
(1)、重量轻、硬度高、韧性好，微米级陶瓷粉末可增加陶瓷内部的孔隙，使陶瓷的轻量相对较轻，还能使陶瓷的硬度与韧性增加，从而增加其强度与使用寿命。
(2)、耐磨损、耐腐蚀、耐高低温，坯体与釉层原料中加入纳米级硅粉，对陶瓷内部孔隙进行填补，增加其强度，烧结时，部分硅粉与氮气反应生成氮化硅，从而增加其耐磨损、耐腐蚀、耐高低温性能，最终增加其使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本实施例提供一种耐磨损、耐高低温的陶瓷制品，具体的，所述陶瓷制品为陶瓷锅，其包括坯体和施于坯体表面的釉层，所述坯体由如下重量份的原料制得：高岭土30份、骨粉23份、石英粉15份、长石粉10份、膨润土8份、粒度为150微米的废旧碎陶瓷粉13份、水玻璃10份、石膏粉10～15份、粒度为80纳米的硅粉5份；所述釉层由如下重量份的原料制得：高岭土12份、石英粉5份、骨粉5份、颜料5份、硅粉2份。
本实施例还提供一种制造耐磨损、耐高低温的陶瓷制品的工艺，包括以下步骤：
步骤1：将高岭土、骨粉、石英粉、长石粉、废旧碎陶瓷粉混合后搅拌10分钟形成混合均匀的陶瓷粉；
步骤2：向膨润土中加入占其重量8倍的水后搅拌至其完全膨胀并形成悬浮液，继续搅拌，搅拌过程中依次加入水玻璃、石膏粉以及上述步骤1中得到的陶瓷粉后得到混合泥料，将泥料定型得到粗坯体，之后按照硅粉:水＝1:3的重量比将坏体原料的中的硅粉与水混合后喷镀于粗坯体内、外表面，自然阴干后进行利坯得到坯体；
步骤3：将釉层原料与占其总重量1.5倍的水混合后制得釉水，然后对坯体进行上釉并晾干，最后将上釉晾干后的坯体置于氮气环境中，升温至1200℃烧结170分钟，接着在1300℃的条件下烧结2小时得到耐磨损、耐高低温的陶瓷制品。
采用本实施例原料与工艺制得陶瓷制品，采用耐磨性测试机对其碎片进行耐磨性测试，取5个本实施例制得的陶瓷制品碎片，分别将陶瓷碎片上放置一定颗粒级配的研磨钢球、80号白刚玉和定量的去离子水或蒸馏水，按照规定的旋转速度进行旋转研磨，对已磨损的陶瓷碎片与未磨损的陶瓷碎片进行观察对比，通过是否可观察到可见磨损痕迹来评价有釉砖的耐磨性，本次测试的结果显示，陶瓷片在旋转速度从1200转开始增加，转速达到9250～9360转后开始出现磨损，其耐磨性级别为4级，符合有釉陶瓷的耐磨性试验方法标准GB/T3810.7-2006。
对本实施例制得陶瓷制品的碎片进行热稳定性测试，取5片本实施例制得陶瓷制品的碎片，置于280℃条件下保温30分钟，保温结束后取出陶瓷制品碎片并进行核算，在15s内急速投入温度为20℃的水中，浸泡10min，其中，水的重量与陶瓷制品碎片重量之比为8：1，水面高出陶瓷制品碎片25mm，取出陶瓷制品碎片用布揩干，涂上红色墨水，检查有无裂纹，24h后再复查一次，其测试结果显示，五件陶瓷碎片均无裂纹产生。
实施例2
本实施例提供一种耐磨损、耐高低温的陶瓷制品，具体的，所述陶瓷制品为陶瓷锅，其包括坯体和施于坯体表面的釉层，所述坯体由如下重量份的原料制得：高岭土35份、骨粉25份、石英粉17份、长石粉12份、膨润土10份、粒度为200微米的废旧碎陶瓷粉15份、水玻璃10份、石膏粉11～15份、粒度为150纳米的硅粉6份；所述釉层由如下重量份的原料制得：高岭土15份、石英粉7份、骨粉6份、颜料5份、硅粉5份。
本实施例还提供一种制造耐磨损、耐高低温的陶瓷制品的工艺，包括以下步骤：
步骤1：将高岭土、骨粉、石英粉、长石粉、废旧碎陶瓷粉混合后搅拌25分钟形成混合均匀的陶瓷粉；
步骤2：向膨润土中加入占其重量10倍的水后搅拌至其完全膨胀并形成悬浮液，继续搅拌，搅拌过程中依次加入水玻璃、石膏粉以及上述步骤1中得到的陶瓷粉后得到混合泥料，将泥料定型得到粗坯体，之后按照硅粉:水＝1:3的重量比将坏体原料的中的硅粉与水混合后喷镀于粗坯体内、外表面，自然阴干后进行利坯得到坯体；
步骤3：将釉层原料与占其总重量2倍的水混合后制得釉水，然后对坯体进行上釉并晾干，最后将上釉晾干后的坯体置于氮气环境中，升温至1150℃烧结150分钟，接着在1300℃的条件下烧结1.5小时得到耐磨损、耐高低温的陶瓷制品。
采用本实施例原料与工艺制得陶瓷制品，采用耐磨性测试机对其碎片进行耐磨性测试，取5个本实施例制得的陶瓷制品碎片，分别将陶瓷碎片上放置一定颗粒级配的研磨钢球、80号白刚玉和定量的去离子水或蒸馏水，按照规定的旋转速度进行旋转研磨，对已磨损的陶瓷碎片与未磨损的陶瓷碎片进行观察对比，通过是否可观察到可见磨损痕迹来评价有釉砖的耐磨性，本次测试的结果显示，陶瓷片在旋转速度从1200转开始增加，转速达到9230～9310转后开始出现磨损，其耐磨性级别为4级，符合有釉陶瓷的耐磨性试验方法标准GB/T3810.7-2006。
对本实施例制得陶瓷制品的碎片进行热稳定性测试，取5片本实施例制得陶瓷制品的碎片，置于280℃条件下保温30分钟，保温结束后取出陶瓷制品碎片并进行核算，在15s内急速投入温度为20℃的水中，浸泡10分钟，其中，水的重量与陶瓷制品碎片重量之比为8：1，水面高出陶瓷制品碎片25mm，取出陶瓷制品碎片用布揩干，涂上红色墨水，检查有无裂纹，24h后再复查一次，其测试结果显示，五件陶瓷碎片均无裂纹产生。
实施例3
本实施例提供一种耐磨损、耐高低温的陶瓷制品，具体的，所述陶瓷制品为陶瓷锅，其包括坯体和施于坯体表面的釉层，所述坯体由如下重量份的原料制得：高岭土40份、骨粉25份、石英粉20份、长石粉14份、膨润土11份、粒度为100微米的废旧碎陶瓷粉17份、水玻璃13份、石膏粉12份、粒度为20纳米的硅粉8份；所述釉层采用如下原料制造：高岭土16份、石英粉8份、骨粉6份、颜料7份、硅粉3份。
本实施例还提供一种制造耐磨损、耐高低温的陶瓷制品的工艺，包括以下步骤：
步骤1：将高岭土、骨粉、石英粉、长石粉、废旧碎陶瓷粉混合后搅拌30分钟形成混合均匀的陶瓷粉；
步骤2：向膨润土中加入占其重量12倍的水后搅拌至其完全膨胀并形成悬浮液，继续搅拌，搅拌过程中依次加入水玻璃、石膏粉以及上述步骤1中得到的陶瓷粉后得到混合泥料，将泥料定型得到粗坯体，之后按照硅粉:水＝1:4的重量比将坏体原料的中的硅粉与水混合后喷镀于粗坯体内、外表面，自然阴干后进行利坯得到坯体；
步骤3：将釉层原料与占其总重量2倍的水混合后制得釉水，然后对坯体进行上釉并晾干，最后将上釉晾干后的坯体置于氮气环境中，升温至1135℃烧结95分钟，接着在1455℃的条件下烧结1小时得到耐磨损、耐高低温的陶瓷制品。
采用本实施例原料与工艺制得陶瓷制品，采用耐磨性测试机对其碎片进行耐磨性测试，取5个本实施例制得的陶瓷制品碎片，分别将陶瓷碎片上放置一定颗粒级配的研磨钢球、80号白刚玉和定量的去离子水或蒸馏水，按照规定的旋转速度进行旋转研磨，对已磨损的陶瓷碎片与未磨损的陶瓷碎片进行观察对比，通过是否可观察到可见磨损痕迹来评价有釉砖的耐磨性，本次测试的结果显示，陶瓷片在旋转速度从1200转开始增加，转速达到11000～11170转后开始出现磨损，其耐磨性级别为4级，符合有釉陶瓷的耐磨性试验方法标准GB/T 3810.7-2006。
对本实施例制得陶瓷制品的碎片进行热稳定性测试，取5片本实施例制得陶瓷制品的碎片，置于280℃条件下保温30分钟，保温结束后取出陶瓷制品碎片并进行核算，在15s内急速投入温度为20℃的水中，浸泡10min，其中，水的重量与陶瓷制品碎片重量之比为8：1，水面高出陶瓷制品碎片25mm，取出陶瓷制品碎片用布揩干，涂上红色墨水，检查有无裂纹，24h后再复查一次，其测试结果显示，五件陶瓷碎片均无裂纹产生。
实施例4
本实施例提供一种耐磨损、耐高低温的陶瓷制品，具体的，所述陶瓷制品为陶瓷锅，其包括坯体和施于坯体表面的釉层，所述坯体由如下重量份的原料制得：高岭土40份、骨粉27份、石英粉23份、长石粉17份、膨润土12份、粒度为250微米的废旧碎陶瓷粉17份、水玻璃13份、石膏粉13份、粒度为150纳米的硅粉9份；所述釉层采用如下原料制造：高岭土18份、石英粉9份、骨粉7份、颜料10份、硅粉4份。
本实施例还提供一种制造耐磨损、耐高低温的陶瓷制品的工艺，包括以下步骤：
步骤1：将高岭土、骨粉、石英粉、长石粉、废旧碎陶瓷粉混合后搅拌35分钟形成混合均匀的陶瓷粉；
步骤2：向膨润土中加入占其重量12倍的水后搅拌至其完全膨胀并形成悬浮液，继续搅拌，搅拌过程中依次加入水玻璃、石膏粉以及上述步骤1中得到的陶瓷粉后得到混合泥料，将泥料定型得到粗坯体，之后按照硅粉:水＝1:5的重量比将坏体原料的中的硅粉与水混合后喷镀于粗坯体内、外表面，自然阴干后进行利坯得到坯体；
步骤3：将釉层原料与占其总重量2.5倍的水混合后制得釉水，然后对坯体进行上釉并晾干，最后将上釉晾干后的坯体置于氮气环境中，升温至1100℃烧结100分钟，接着在1500℃的条件下烧结0.5小时得到耐磨损、耐高低温的陶瓷制品。
采用本实施例原料与工艺制得陶瓷制品，采用耐磨性测试机对其碎片进行耐磨性测试，取5个本实施例制得的陶瓷制品碎片，分别将陶瓷碎片上放置一定颗粒级配的研磨钢球、80号白刚玉和定量的去离子水或蒸馏水，按照规定的旋转速度进行旋转研磨，对已磨损的陶瓷碎片与未磨损的陶瓷碎片进行观察对比，通过是否可观察到可见磨损痕迹来评价有釉砖的耐磨性，本次测试的结果显示，陶瓷片在旋转速度从1200转开始增加，转速达到10050～10120转后开始出现磨损，其耐磨性级别为4级，符合有釉陶瓷的耐磨性试验方法标准GB/T 3810.7-2006。
对本实施例制得陶瓷制品的碎片进行热稳定性测试，取5片本实施例制得陶瓷制品的碎片，置于280℃条件下保温30分钟，保温结束后取出陶瓷制品碎片并进行核算，在15s内急速投入温度为20℃的水中，浸泡10min，其中，水的重量与陶瓷制品碎片重量之比为8：1，水面高出陶瓷制品碎片25mm，取出陶瓷制品碎片用布揩干，涂上红色墨水，检查有无裂纹，24h后再复查一次，其测试结果显示，五件陶瓷碎片均无裂纹产生。
实施例5
本实施例提供一种耐磨损、耐高低温的陶瓷制品，具体的，所述陶瓷制品为陶瓷锅，其包括坯体和施于坯体表面的釉层，所述坯体由如下重量份的原料制得：高岭土45份、骨粉30份、石英粉25份、长石粉20份、膨润土14份、粒度为300微米的废旧碎陶瓷粉20份、水玻璃15份、石膏粉15份、粒度为200纳米的硅粉10份；所述釉层由如下重量份的原料制得：高岭土20份、石英粉11份、骨粉8份、颜料13份、粒度为200纳米的硅粉5份。
本实施例还提供一种制造耐磨损、耐高低温的陶瓷制品的工艺，包括以下步骤：
步骤1：将高岭土、骨粉、石英粉、长石粉、废旧碎陶瓷粉混合后搅拌35分钟形成混合均匀的陶瓷粉；
步骤2：向膨润土中加入占其重量15倍的水后搅拌至其完全膨胀并形成悬浮液，继续搅拌，搅拌过程中依次加入水玻璃、石膏粉以及上述步骤1中得到的陶瓷粉后得到混合泥料，将泥料定型得到粗坯体，之后按照硅粉:水＝1:5的重量比将坏体原料的中的硅粉与水混合后喷镀于粗坯体内、外表面，自然阴干后进行利坯得到坯体；
步骤3：将釉层原料与占其总重量3倍的水混合后制得釉水，然后对坯体进行上釉并晾干，最后将上釉晾干后的坯体置于氮气环境中，升温至1100℃烧结40分钟，接着在1500℃的条件下烧结0.5小时得到耐磨损、耐高低温的陶瓷制品。
采用本实施例原料与工艺制得陶瓷制品，采用耐磨性测试机对其碎片进行耐磨性测试，取5个本实施例制得的陶瓷制品碎片，分别将陶瓷碎片上放置一定颗粒级配的研磨钢球、80号白刚玉和定量的去离子水或蒸馏水，按照规定的旋转速度进行旋转研磨，对已磨损的陶瓷碎片与未磨损的陶瓷碎片进行观察对比，通过是否可观察到可见磨损痕迹来评价有釉砖的耐磨性，本次测试的结果显示，陶瓷片在旋转速度从1200转开始增加，转速达到9900～10050转后开始出现磨损，其耐磨性级别为4级，符合有釉陶瓷的耐磨性试验方法标准GB/T 3810.7-2006。
对本实施例制得陶瓷制品的碎片进行热稳定性测试，取5片本实施例制得陶瓷制品的碎片，置于280℃条件下保温30分钟，保温结束后取出陶瓷制品碎片并进行核算，在15s内急速投入温度为20℃的水中，浸泡10min，其中，水的重量与陶瓷制品碎片重量之比为8：1，水面高出陶瓷制品碎片25mm，取出陶瓷制品碎片用布揩干，涂上红色墨水，检查有无裂纹，24h后再复查一次，其测试结果显示，五件陶瓷碎片均无裂纹产生。
采用上述实施例1至5提供的原料与工艺得到的陶瓷片，其耐磨性测试结果与抗菌测试结果如下：
其中，陶瓷耐磨级标准为1至5级，5级最好1级最差，其判断标准如下表所示：
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种耐磨损、耐高低温的陶瓷制品，包括坯体和施于坯体表面的釉层，其特征在于，所述坯体由如下重量份的原料制得：高岭土35份、骨粉25份、石英粉17份、长石粉12份、膨润土10份、废旧碎陶瓷粉15份、水玻璃10份、石膏粉11份、硅粉6份；所述釉层由如下重量份的原料制得：高岭土15份、石英粉7份、骨粉6份、颜料5份、硅粉5份；
所述废旧碎陶瓷粉的粒度为200微米；
所述硅粉的粒度为150纳米；
一种制造所述耐磨损、耐高低温的陶瓷制品的工艺，包括以下步骤：
步骤1：将高岭土、骨粉、石英粉、长石粉、废旧碎陶瓷粉混合后搅拌25分钟以上形成混合均匀的陶瓷粉；
步骤2：向膨润土中加入占其重量10倍的水后搅拌至其完全膨胀并形成悬浮液，继续搅拌，搅拌过程中依次加入水玻璃、石膏粉以及上述步骤1中得到的陶瓷粉后得到混合泥料，将混合泥料定型得到粗坯体，之后按照硅粉:水=1:3的重量比将坏体原料的中的硅粉与水混合后喷镀于粗坯体内、外表面，自然阴干后进行利坯得到坯体；
步骤3：将釉层原料与占其总重量2倍的水混合后制得釉水，然后对上述步骤2得到的坯体进行上釉并晾干，最后将上釉晾干后的坯体置于氮气环境中，升温至1150℃烧结150分钟，接着在1300℃的条件下烧结1.5小时得到耐磨损、耐高低温的陶瓷制品。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨损、耐高低温的陶瓷制品，其特征在于，所述陶瓷制品为陶瓷锅。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210312 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |